过渡金属元素性质实验的微型化探究

过渡金属元素性质实验的微型化探究 张珍珍 指导教师 程孟琪 (安顺学院化学系04化生 贵州 561000) 摘 要: 通过对过渡金属元素及其离子性质的分析，对其化合物、配合物的形成以及物质之间的转化进行了推导，并运用观察法和对比实验法对实验内容进行了论证。同时将微型化学实验与常规化学实验进行了比较，对实验微型化与实验现象、实验结论的影响，以及微型化学实验、实验技能培养和环境问题之间的关系进行了综合性的论述。 关键词: 过渡金属元素 微型化学实验 环保 学生综合素质 目前，生态环境的保护和可持续发展的问题，在全球范围内受到广泛的重视，因此，人们纷纷倡导绿色化学。而化学是一门以实现为基础的学科，实验在化学教学和科研中的地位和作用是不言而喻的。化学离开实验不能提出理论，化学离开实 [1]验理论得不到证实，化学离开实验就不能发展。微型化学实验是绿色化学新理念、新方法和新技术在化学实验中的改革和应用，它能有效地提高学生的环保意识，能有效地从本质上解决环境污染问题，微型化学实验具有减少环境污染、安全、节约试剂经费和时间等优点。因此，开展微型化学实验方面的研究就显得更加迫切和必要。 1. 实验部分 1., 仪器与试剂 微型试管、微型离心管、离心机、PH试纸、滤纸条、淀粉,kI试纸、醋酸铅试纸、多用滴管。 所用原料均为化学纯试剂。 1., 实验方法 观察法、分析法、对比实验法。 1.3 实验内容 (1)ZnS、CdS的生成和性质 -1在,、,试管中分别加入,滴,.,moL.L的ZnSO和CdSO溶液，然后加入0.5 44 28 -1moL.L的NaS，观察到,试管中出现了大量的白色沉淀，,试管中出现了大量的黄2 色沉淀。 -1-1,试管中的沉淀物易溶于,moL.L的HAC,微溶于,moL.L的HCl,而,试管中 -1-12+的沉淀物则易溶于,moL.L的HCl, 溶于,moL.L的HCl,最后将所有的Cd化合物全部转化为CdS回收。 2+(2)HgS的生成和 Hg的鉴定 -1取A、B两支试管，并分别加入3滴0.1moL.L的Hg(NO)溶液，再加入2滴32 -10.5moL.L的NaOH溶液，溶液中出现了黄色的沉淀，离心分离弃去清夜，将沉淀物 -1静置片刻，观察到沉淀的颜色逐渐变深至深黄色。在A试管中加入1滴2moL.L的 -1HNO使其沉淀溶解，保留溶液，备用。在B试管中加入1滴2moL.L的HCl,沉淀溶3 解。 取溶液,滴，加入1~2滴已用(NH)CO调节至碱性的硫代乙酰胺溶液，溶423 液中出现了大量的黑色沉淀。离心分离，弃去清夜，并洗涤沉淀，再加入一定量的王水使沉淀溶解，得溶液(,)，待用。 -1 另取一试管，加入1~3滴0.5moL.L的SnCl再逐滴加入上述溶液(,)，观察2, -到溶液中产生了大量的白色沉淀，离心分离并洗涤沉淀至溶液中不再存在Cl。再 加入上述备用溶液，然后用玻棒搅拌研磨，直至沉淀消失。 3+ (3)Cr(OH)的生成和Cr的还原性 3 -1-1取4滴0.1moL.L的CrCl溶液于微型离心管中，加入,滴,moL.L的NaOH溶3 液，生成了大量的灰绿色沉淀，离心分离保留其沉淀，并洗涤沉淀至溶液中不再存 ，-在Cl，将其分为两份备用。 -1在其中一份沉淀中加入,滴,moL.L的HNO，沉淀迅速消失，将该溶液分为3 -1两份，备用。取一份溶液，加入2滴0.5 moL.L的NaS，溶液中析出灰绿色沉淀，并2 伴有刺激性气体产生，经验证为HS。取另一份溶液。再往溶液中加入少量的KSO2228 -1-1固体，并加入,滴,moL.L的HNO酸化，加入,滴0.1moL.L的AgNO，微热后溶33 -1液的颜色发生了变化，由无色变成了橘黄色。再加1~2滴0.1moL.L的AgNO(加,滴3 -1 ,moL.LNaOH降低溶液酸度)，产生了大量的灰黑色沉淀。离心分离，保留其沉淀， -1 并往沉淀中滴加1~2滴2moL.LHCl,离心分离保留其清夜。在溶液中加入1~2滴 29 -1 0.5moL.L的NaS溶液，溶液中出现了大量的黑灰色沉淀。2 (4)Mn(OH)MnO的生成及其性质的鉴定与MnS的生成 、22 -1-1取3~4滴0.05moL.L的KMnO溶液，加入1滴2moL.L的HSO，再加入1~2滴424 -10.1moL.L的NaSO液，溶液迅速褪色，最后变为无色，备用。取3~4滴溶液并在溶23 -1液中加入3滴6 moL.L的NaOH，溶液变浑浊离心分离得少量的乳白色沉淀，静置空气中，沉淀颜色逐渐变暗，最终变为棕褐色，且该乳白色沉淀经实验鉴定显碱性。 -1取上述备用的无色溶液2滴，加入1滴6moL.L的NaOH，再加入1~2滴硫代乙酰胺溶液，离心分离即可观察到溶液中有微量的沉淀产生。并经过实验验证该沉淀不溶于HCl和HSO，但微溶于HNO。 243 2.实验结果 实验名称 离子方程式 实验现象 2+ 2- Zn+ S= ZnS ? ZnS、CdS的 生成白色沉淀 2+ 2- 生成和性质 Cd+ S= CdS ? 生成黄色沉淀 2+ 2- + S= HgS ? Hg析出了黄色沉淀 2+ 2--2-HgS的生成 2 Hg+[SnCl]+4Cl=HgCl?+ [SnCl] 产生了大量的白色沉淀 2224 2+2- 2-和 Hg的鉴定 HgCl+ [SnCl]= 2Hg + [SnCl] 沉淀消失 22 (s) 46 3+- + 3OH= Cr(OH) ? Cr析出灰绿色沉淀 3 3+2- Cr(OH)的生成 32Cr+ 3S= GrS? 析出墨绿色沉淀 23 3++ 3+ 和Cr的还原性 GrS+ 6H= 2Cr+ 3HS? 产生刺激性气味的气体 23 2 3+ + 2- +2-Cr+ H+ SO + Ag? CrO 溶液颜色由无色变为橘黄2827 色 2+ - Mn+ 2OH= Mn(OH)? 产生了乳白色沉淀 2 Mn(OH)MnO的 、22Mn(OH)? MnO(注:条件为氧化) 沉淀颜色由乳白色变为棕2 2 生成及其性质鉴 褐色 + - 2+ 定与MnS的生成 MnO+ 4H+ 2Cl= Mn+2HO+Cl? 产生刺激性气味的气体 2 22 2+ 2- Mn+ S= MnS ? 产生了少量的肉色沉淀 3. 讨论 30 3.1 微型化学实验与常规实验之间的联系 微型化学实验不是常规实验的简单微缩，也不是对常规的补充，它是在绿色化学思想下用预防化学污染的新思想，新方法和新技术对常规实验进行改革和发展的必 [2]然结果。 微型化学实验是一种切实可行的好方法。它是近年来在国内外迅速发展的一种化学实验新方法，是在绿色化学和微型化学的理论指导下的实践创新变革。 微型化学实验较常规实验而言，它具有减少环境污染、安全、节约经费、节约时间、缩小储存仪器和试剂的空间等优点。另外，我们能在实验室的实验操作过程中，学到更多的实验技能和技巧，能受到更多的科学方法和思维的训练，还能得到 [3]科学精神和品德的修养。 当然，微型实验与常规实验一样，即有它的长处，也有它的不足，两者应相互补充，相互促进。对于那些不宜微型化的实验仍应采用常规的实验方法。 3.2 微型化学实验有利于对青少年环保意识的培养 在实验(3)和实验(4)的操作过程中，由于试剂的用量少，实验时产生的HS气体2和Cl的量就很少，从一定程度上减少了有毒气体对大气环境的污染。另外在实验(1)2 和实验(2)中，实验用到或产生的重金属离子均以硫化物或单质的形式回收，这就大大地减少了重金属对周边环境的污染和破坏。 微型化学实验由于尽可能少的用试剂，尽可能的减少了实验的三废，把预防化 [2]学污染的思想贯穿了化学教育的全过程中，有利于增强学生的环保意识。 由于化学实验中常用到易挥发易燃或有毒试剂，这对环保极其不利，而微型化学实验则有效地解决了减少试剂用量与实验现象明显之间的问题。 3.3 微型化学实验有利于对学生综合素质的提高 化学实验微型化后，我们可以在有限的经费和有限的课时内开出更多的实验，使学生有更多的动手机会，培养了学生的动手能力;由于试剂用量很小，实验时学生必须非常认真、仔细，这就培养了学生的严谨态度和良好习惯;本实验用到了微型试管、微型离心管、多用滴管等微型实验仪器(这些实验仪器小巧玲珑趣味性强，富有吸引力，它能有效地激发学生的学习兴趣，提高了学生的学习积极性。 总之，通过此次实验可以深深地感受到:微型化学实验能有效地激发学生的学 31 习兴趣，有利于提高学生动手动脑能力，观察能力、解决问题、综合分析问题的能力，培养学生的创新精神和严谨求实的作风，增强学生的环保意识，是化学教育中 [2]实施素质教育的有效途径。 参 考 文 献 1.裴新宁主编(化学课程与教学论[M]，杭州:浙江教育出版社，2003，15 2.田江红(绿色化学与微型化学实验[J]，卫生职业教育，2005.23(1)，82 3.周宁怀主编，微型化学实验，北京科学出版社[M]2000，2 32 33